傳感器及檢測技術(shù)（第四版）課件 8.濕度傳感器

……………濕度傳感器傳感器技術(shù)與應(yīng)用武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院

熊曉倩課程內(nèi)容CONTENTS濕度的定義及其表示方法02濕度傳感器的主要特性03濕敏電阻04濕敏電阻的主要應(yīng)用05概述01一、概述濕度傳感器的定義

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及生活環(huán)境的提高,濕度的檢測與控制成為生產(chǎn)和生活中必不可少的手段。舉例說明例如：

大規(guī)劃集成電路生產(chǎn)車間，當(dāng)其相對(duì)濕度低于50%時(shí)，容易產(chǎn)生靜電而影響生產(chǎn)；一些粉塵大的車間，當(dāng)濕度小而產(chǎn)生靜電時(shí)，容易發(fā)生爆炸；一些倉庫在濕度過大時(shí)，易發(fā)生變質(zhì)或霉變現(xiàn)象；濕度是通過濕度傳感器來測量的。二、濕度的定義及其表示方法濕度的定義

濕度是指物質(zhì)中所含水蒸氣的量，或空氣的干燥、潮濕程度。常用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和露點(diǎn)（或露點(diǎn)溫度）來表示。絕對(duì)濕度

絕對(duì)濕度是指在一定溫度及壓力條件下，單位體積待測氣體中

含水蒸氣的質(zhì)量，即水蒸氣的密度。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中，Mv為待測氣體中的水蒸氣的質(zhì)量，V為待測氣體的總體積，Ha為待測氣體的絕對(duì)濕度，單位為g/m5。

二、濕度的定義及其表示方法相對(duì)濕度

相對(duì)濕度為待測氣體中的水蒸氣氣壓與同溫度下飽和水蒸氣壓的比值的百分?jǐn)?shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

Pv為某溫度下待測氣體的水蒸氣壓；Pw為與待測氣體溫度相同時(shí)水的飽和蒸氣壓；RH為相對(duì)濕度，其單位為%RH。

相對(duì)濕度與氣溫呈負(fù)相關(guān)，氣溫越高，同溫度下飽和水汽壓越高，相對(duì)濕度越小。相對(duì)濕度能準(zhǔn)確地說明空氣的干濕程度,與人體感覺的干濕程度一致，所以實(shí)際中更常使用相對(duì)濕度。

二、濕度的定義及其表示方法露點(diǎn)溫度

保持壓力不變，將含水蒸氣的空氣冷卻，當(dāng)降到某溫度時(shí)，空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，開始從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)而凝結(jié)成露珠，稱為結(jié)露，這一特定的溫度稱為露點(diǎn)溫度，其單位為℃。什么叫露點(diǎn)

如果這一特定的溫度低于0℃，水蒸氣將凝結(jié)成霜，此時(shí)溫度稱為霜點(diǎn)或霜點(diǎn)溫度，通常對(duì)兩者不予區(qū)分，統(tǒng)稱為露點(diǎn)。三、濕度傳感器的主要特性將濕度變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器紅外線濕度計(jì)微波濕度計(jì)濕敏電容濕度計(jì)濕敏電阻濕度計(jì)金屬氧化物陶瓷濕敏電阻金屬氧化物膜型濕敏電阻有機(jī)高分子膜濕敏電阻

最常用的濕度傳感器是濕敏電阻，濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的。四、濕敏電阻金屬氧化物陶瓷濕敏電阻式傳感器

是將MgCr，0，-T102(鉻酸鎂-氧化鈦)等金屬氧化物以高溫?zé)Y(jié)的工藝制成多孔性陶瓷半導(dǎo)體薄片。

與日常生活中常用的結(jié)構(gòu)致密的陶瓷相比，其接觸空氣的表面積顯著增大，所以水汽極易吸附于其表面及孔隙中，使其電阻率下降。

當(dāng)相對(duì)濕度從1%RH變?yōu)?5%RH時(shí)，其電阻率變化高達(dá)4個(gè)數(shù)量級(jí)左右。四、濕敏電阻金屬氧化物膜型濕敏電阻傳感器

它是在陶瓷基片上先制作梳狀電極，并固定引線，然后覆蓋上金屬氧化物，燒結(jié)或烘干使之固化成膜。其優(yōu)點(diǎn)是傳感器電阻的對(duì)數(shù)值與濕度成線性關(guān)系，測濕范圍廣、工作溫度范圍大。四、濕敏電阻高分子材料濕敏電阻式傳感器

這個(gè)傳感器是目前發(fā)展迅速、應(yīng)用較廣的一類新型濕敏電阻式傳感器,吸濕材料采用可吸濕電離的高分子材料，如高氯酸鋰-聚氯乙烯、有親水性基團(tuán)的有機(jī)硅氧烷、四乙基硅烷的共聚膜等。具有響應(yīng)時(shí)間快、線性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。四、濕敏電阻的具體應(yīng)用濕度傳感器常用于檢測土壤濕度如圖所示為土壤濕度測量電路。

圖中濕敏電阻RH為晶體管VT提供偏流，RH插人土壤，濕度不同傳感器阻值不同，則VT基極電流不同,使通過VT的IE發(fā)生變化，在R2上轉(zhuǎn)換為電壓變化，并經(jīng)過運(yùn)算放大器A放大輸出。

使用時(shí)，需先對(duì)電路系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。先將RH放在水中，此時(shí)濕度為100%,調(diào)節(jié)RP2使增益輸出滿量程為5V；再將RH擦干(此時(shí)濕度為0%)，調(diào)節(jié)RP1比較端的電壓，使輸出為0v。土壤濕度測量電路四、濕敏電阻的具體應(yīng)用汽車后窗玻璃自動(dòng)去濕系統(tǒng)也需要用到濕度傳感器電路如圖所示。

在常溫常濕情況下，調(diào)節(jié)好各電阻值，因濕敏電阻RH阻值較大，使VT1晶體管導(dǎo)通，VT2晶體管截止(VT1、VT2構(gòu)成施密特觸發(fā)電路)，繼電器K不工作，其常開觸點(diǎn)K1斷開，加熱電阻絲RL無電流流過。四、濕敏電阻的具體應(yīng)用汽車后窗玻璃自動(dòng)去濕系統(tǒng)也需要用到濕度傳感器電路如圖所示。

當(dāng)汽車后窗玻璃內(nèi)外溫差較大,且濕度過大時(shí)，將導(dǎo)致濕敏電阻RH的阻值減小，不足以維持VT1，晶體管導(dǎo)通，此時(shí)VT1晶體管截止，VT2晶體管導(dǎo)通，使其負(fù)載繼電器K通電，其常開觸點(diǎn)K1閉合，然后加熱電阻絲RL開始加熱，驅(qū)散后窗玻璃上的濕氣，同時(shí)加熱指示燈亮。四、濕敏電阻的具體應(yīng)用汽車后窗玻璃自動(dòng)去濕系統(tǒng)也需要用到濕度傳感器電路如圖所示。

當(dāng)后窗玻璃上的濕度減小到一定程度時(shí)，隨著濕